FR2717867A1 - Vérin comportant un capteur pour déterminer la position du piston. - Google Patents

Vérin comportant un capteur pour déterminer la position du piston. Download PDF

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Abstract

Un vérin pneumatique ou hydraulique 10, est composé d'un tube de cylindre de vérin 13 fermé des deux côtés, par des têtes de cylindre de vérin 11, 12. Dans le tube de cylindre de vérin 13 est guidé en glissement, un piston 14, qui peut être en un matériau électriquement conducteur ou non conducteur. Dans chacune des têtes de cylindre de vérin 11, 12, un capteur capacitif 22, 23 est disposé dans un évidement 20, 21, de sorte qu'il est possible de déterminer à tout moment la position du piston 14. Les capteurs capacitifs 22, 23 permettent un contrôle particulièrement simple et précis de la position du piston, tout en autorisant un mode de construction compact du vérin 10.

Description

L'invention se rapporte à un vérin comportant au moins un capteur disposé
dans un couvercle de cylindre de vérin, pour déterminer la position du piston déplacé dans un tube de cylindre de vérin. Dans le cas d'un vérin divulgué par exemple par le document DE 39 15 630.3 Al, dans un couvercle fermant le tube de cylindre de vérin, est disposé un capteur inductif destiné à déterminer la distance entre le piston et le couvercle. Dans ce cas, apparaissent sur le côté frontal du capteur dirigé vers le piston, des champs magnétiques alternatifs, qui induisent des courants de Foucault sur le côté frontal en matériau électriquement conducteur, du piston. Les champs magnétiques sont toutefois aisément influençables à partir de l'extérieur, de sorte
que peuvent apparaître des erreurs de mesure.
Par ailleurs, il est connu pour des vérins, de placer sur le côté extérieur du tube de cylindre de vérin, des commutateurs fonctionnant de manière inductive. Mais ces montages extérieurs, rapportés, pour les commutateurs, nécessitent des supports spéciaux. Par ailleurs, il est nécessaire de réaliser un ajustement précis entre les aimants, les commutateurs et les
dimensions géométriques du vérin.
Le but de l'invention consiste à fournir un vérin du type de celui mentionné en introduction, qui est d'une construction compacte, et qui est insensible
aux influences extérieures.
Conformément à l'invention, ce but est atteint pour un vérin du type de celui mentionné en introduction, grâce au fait que le capteur fonctionne selon le principe capacitif. L'avantage d'un tel vérin réside dans le fait qu'il permet une mesure simple et relativement précise du déplacement du piston. Le ou les capteurs ont simplement à être insérés dans des alésages dans les couvercles ou têtes de cylindre de vérin. Des supports de montage extérieurs, rapportés, sont de ce fait inutiles. Cela permet un mode de construction compact. Par ailleurs, les capteurs peuvent ainsi être agencés de manière à être à l'abri des salissures. Ils fonctionnement également sans subir de perturbations par des champs magnétiques extérieurs. A l'aide d'un potentiomètre, les capteurs peuvent être réglés à partir
de l'extérieur et après leur montage.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, dans chacun des couvercles de cylindre de
vérin, est disposé au moins un capteur.
Par ailleurs, selon une configuration de l'invention, le capteur arrive au ras de la surface
intérieure frontale du couvercle de cylindre de vérin.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le piston peut être réalisé en un matériau conducteur, ou en un matériau électriquement non conducteur. Un exemple de réalisation de l'invention va être explicité plus en détail dans la suite, et est représenté sur le dessin annexé, dont la figure unique montre un vérin comportant des capteurs disposés dans
les deux têtes de cylindre de vérin.
Sur la figure unique, le repère 10 désigne un vérin pneumatique ou hydraulique, qui est constitué d'un tube de cylindre de vérin 13, par exemple réalisé en un matériau non magnétique, et fermé des deux côtés par des têtes de cylindre de vérin 11, 12. Dans le tube de cylindre de vérin 13 est guidé en glissement, un piston 14. Pour l'étanchéité, le piston 14 comporte un joint d'étanchéité 15 périphérique, de forme annulaire. Le piston 14 est monté sur une tige de piston 17, qui est guidée dans un alésage 18 réalisé de manière centrale dans l'une des têtes de cylindre de vérin 12. Dans chacune des deux têtes de cylindre de vérin 11, 12, est réalisé un évidement 20, 21 accessible de l'extérieur, un capteur capacitif 22, 23 étant disposé dans chacun de ces évidements. Sur la figure, les évidements 20, 21 sont représentés sous forme d'alésage borgne. Ils peuvent toutefois également être réalisés sous forme d'alésages traversants, et par exemple également sous forme d'alésages étagés, de sorte que les capteurs 22, 23 arrivent au ras de la surface intérieure frontale des deux têtes de cylindre de vérin. Le piston peut ici être réalisé en un matériau électriquement conducteur ou en
un matériau non conducteur (isolant).
Les capteurs 22, 23 fonctionnent selon le principe capacitif et de ce fait sont conçus comme des condensateurs. De manière connue, les condensateurs sont constitués de deux électrodes métalliques en regard l'une de l'autre. Ces deux électrodes sont à assimiler à la surface active d'un capteur capacitif. Alors que dans le cas de condensateurs, les électrodes s'étendent parallèlement l'une à l'autre et sont disposées de manière diamétralement opposée, il s'agit, en ce qui concerne les capteurs capacitifs, d'un condensateur dit déplié, ce qui signifie que les deux électrodes ne sont pas disposées parallèlement l'une à l'autre, mais au contraire, forment entre-elles un angle, qui peut prendre une valeur jusqu'à 180'. Les deux électrodes du capteur capacitif sont situées dans la branche de réaction d'un oscillateur haute-fréquence, qui est réglé de manière telle, qu'il n'oscille pas lorsque la surface de capteur du capteur est libre. Si à présent, un objet, par exemple le piston 14 dans le cas d'un vérin, se rapproche de la surface active du capteur, le piston parvient de plus en plus dans le champ électrique devant les surfaces d'électrode. Cela produit une augmentation de la capacité de couplage entre les deux électrodes, et l'oscillateur commence à osciller. L'amplitude d'oscillation est relevée par un circuit de traitement, et traitée en tant que signal de mesure, qui est proportionnel à la distance du piston aux deux têtes de
cylindre de vérin.
Les capteurs capacitifs sont actionnés par des pistons aussi bien en matériaux conducteurs, qu'en matériaux non conducteurs. Des pistons en matériaux conducteurs forment, par rapport à la surface active du capteur capacitif, une électrode conjuguée. Celle-ci forme avec les surfaces d'électrode du capteur capacitif, deux capacités Ca et Cb en série. La capacité totale de ce circuit série est toujours supérieure à la capacité C des électrodes du capteur capacitif. Lorsque le piston est réalisé en métal, on obtient, en raison de la valeur de conductance très élevée des métaux, les distances de réponse les plus grandes. Si au contraire, le piston est fabriqué en des matériaux non conducteurs (isolants), la capacité des électrodes du capteur capacitif augmente en fonction de la constante diélectrique e du matériau non conducteur. La constante diélectrique est, pour tous les matériaux solides et liquides, supérieure à celle de l'air. Ici également, la capacité de couplage entre les électrodes du capteur capacitif, est augmentée. Si le piston est en un matériau à constante diélectrique élevée, il est alors possible d'atteindre des distances de réponse
relativement importantes.
Les capteurs 22, 23 peuvent être disposés dans la tête de cylindre de vérin correspondante, ou bien également arriver au ras de la surface frontale intérieure de la tête de cylindre de vérin correspondante. Si le capteur capacitif présente un blindage métallique intérieur, de sorte que les champs électriques du capteur ne sont actifs que devant la surface de capteur, les têtes de cylindre de vérin peuvent être fabriquées en un matériau quelconque (conducteur ou isolant). La sensibilité du capteur peut être réglable au moyen d'un potentiomètre. Cela signifie qu'il est également possible de réaliser un réglage fin
du capteur, une fois celui-ci monté.

Claims (5)

REVENDICATIONS.
1. Vérin (10) comportant au moins un capteur (22, 23) disposé dans un couvercle de cylindre de vérin (11, 12), pour déterminer la position du piston (14) déplacé dans un tube de cylindre de vérin (13), caractérisé en ce que le capteur (22, 23) fonctionne
selon le principe capacitif.
2. Vérin selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans chacun des couvercles de cylindre de vérin (11, 12), est disposé au moins un capteur (22, 23).
3. Vérin selon les revendications 1 et/ou 2,
caractérisé en ce que le capteur (22, 23) arrive au ras de la surface intérieure frontale du couvercle de
cylindre de vérin (11, 12).
4. Vérin selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le piston (14) est en un matériau conducteur.
5. Vérin selon l'une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que le piston (14) est en un matériau
électriquement non conducteur.
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